JP3564800B2 - Distance measuring device - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、パルス状の送信波を断続的に放射して反射物体による反射波を検出し、送信波を放射した時間と反射波を検出した時間との時間差に基づいて、反射物体までの距離を算出する距離測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば光波やミリ波などのパルス状の送信波を断続的に放射して反射物体により反射された反射波を検出し、その送信波を放射した時間と、反射波を検出した時間との時間差に基づいて反射物体までの距離を算出する距離測定装置として、特開昭59−142488号、特開昭60−201276号、特開昭62−15480号等が知られている。
【0003】
特開昭59−142488号は、反射光信号の受信感度を、光信号の送光時に所定レベルの低感度とし、以後経時的に増大させるようにしたもので、いわゆるSTC(Sensitivity Time Control)を採用したものである。霧や降雪状況の中を車両が走行する場合には、霧や雪の粒子によって散乱反射された光が受光される。霧等の反射率は車体等と比較するとかなり小さいのであるが、至近距離から反射されるため、その受光強度自体は大きい(反射光の強度は距離の4乗に反比例する)。したがって、そのままでは霧からの反射光に基づいて距離を算出してしまうため、それを防ぐために近距離では受信感度を小さくしようとするものである。
【0004】
特開昭60−201276号は、霧等の空気中に浮遊する粒子に光を出力したときのその粒子までの距離に対する反射光の受光強度範囲を予め記憶しておき、受光信号レベルがその受光強度範囲内にあるときには距離の出力をしないというものである。具体的には、受光強度<20P(Pは最短検出限界強度)であり、かつ距離L<20mの場合には、霧からの反射信号とみなすのである。
【0005】
また、特開昭62−15480号は車両用霧検出装置であり、車両の走行速度が所定値以上を示し、距離データが所定値の状態を所定時間以上継続して出力した場合には、霧が発生していると判断するものである。これは、以下の視点に基づくものである。すなわち、例えば先行車両が所定速度以上で走行している場合や障害物が停止物(停止車両も含まれる)である場合には、その対象物までの距離データはすぐに変化し、また、先行車両が本装置を搭載した車両と同様な速度で走行している場合であっても、両者の車間距離は絶えず変化しており、所定時間以上一定を示すことはないと考えられる。一方、検出領域に霧が発生している場合には、本装置を搭載した車両の走行速度には関係なく、距離データは一定となると考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には以下のような問題点がある。
▲1▼低反射物体と霧等とを区別することができず、近距離での低反射物体を見落としてしまう。
【0007】
▲2▼霧を検出すると本来距離を測定すべき目標物を見落としてしまう。
上述した特開昭59−142488号や特開昭60−201276号は、「近距離で発生し」かつ「反射率が小さい」という霧等の特性に注目して、反射光信号の受信感度を光信号の送光時に所定レベルの低感度とし、以後経時的に増大させるようにしたり、受光信号レベルが所定の受光強度範囲内にあるときには距離の出力をしないというものである。そのため、低反射物体が近距離にある場合には霧と区別ができず、見落としてしまう可能性が高い。
【0008】
先行車両のリフレクタや白いボディの場合には反射率が高いのであるが、例えば黒っぽい服を着た人や、汚れた車・黒っぽい車あるいはトラックの荷台の下方部分等は低反射物体となる。トラックの荷台の下方部分が低反射物体となることについて補足する。通常の乗用車のリフレクタやボディ等で反射するように送信波を放射するため、車高が高いトラック等では荷台の下辺りで反射し、低反射物体として作用する場合があることに起因するのである。
【0009】
また、特開昭62−15480号の車両用霧検出装置では、霧の特性として、装置を搭載した車両の走行速度には関係なく距離データは一定となることをさらに考慮することで、霧の発生を区別することは可能である。しかし、基本的に一つの目標物しか検知できないため、霧を検出してしまうと、それよりも遠方にある、本来距離を測定すべき目標物を見落としてしまうのである。
【0010】
そこで本発明は、同一の送信波に対する複数の反射物体からの反射波を検知することによって、雪・霧等からの反射波を検知した場合でも、目標物からの信号が存在するときには距離計測可能な距離測定装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するためになされた請求項1に記載の発明は、
パルス状の送信波を断続的に放射して反射物体による反射波を検出し、上記送信波を放射した時間と、上記反射波を検出した時間との時間差を計測する時間差計測手段と、該時間差計測手段によって計測された上記時間差に基づいて、上記反射物体までの距離を算出する距離算出手段とを備えた距離測定装置において、上記時間差計測手段が、放射された一つの送信波に対して複数の反射波を検出し、各反射波に対応する時間差を計測可能に構成されると共に、雪、霧、雨等の気象条件の場合に空気中を浮遊する粒子が上記送信波を散乱反射することによって発生する反射波に対応する上記時間差の範囲を予め記憶しておく記憶手段を備え、上記距離算出手段が、上記時間差計測手段によって計測された時間差と、上記記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲データとに基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置である。
【0012】
また、請求項2に記載の発明は、
車両に搭載される請求項1に記載の距離測定装置において、上記車両が走行中であるか否かを判定する走行判定手段を備え、上記距離算出手段が、上記時間差計測手段によって計測された時間差及び記記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲データに加え、さらに上記走行判定手段による車両が走行中であるか否かの判定結果に基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置である。
【0013】
また、請求項3に記載の発明は、
請求項2に記載の距離測定装置において、上記車両が走行中であり、上記時間差計測手段によって計測された時間差が、上記記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲内に所定回数以上連続で入った場合には、その時間差は霧等からの散乱反射によるものであると判断し、上記距離算出手段が、それ以外の時間差データに基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置である。
【0014】
また、請求項4に記載の発明は、
車両に搭載される請求項1に記載の距離測定装置において、上記時間差計測手段は、車幅方向の所定角度範囲に上記送信波をスキャン放射し、上記時間差をスキャン角度に対応して検出可能に構成されると共に、一つの送信波に対して複数の反射波が検出され、各反射波に対応する時間差が上記時間差計測手段によって計測された場合、その複数の時間差データの内で最短の時間差データが、上記多くのスキャン角度において略同一であるか否かを判断する判断手段を備え、該判断手段により、多くのスキャン角度において略同一の最短時間差データがあると判断された場合には、上記距離算出手段が、上記複数の時間差データの内の上記最短時間差データの次に長い時間差データに基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置である。
【0015】
一方、請求項5に記載の発明は、
車両に搭載される請求項1に記載の距離測定装置において、上記時間差計測手段は、車幅方向の所定角度範囲に上記送信波をスキャン放射し、上記時間差をスキャン角度に対応して検出可能に構成されると共に、一つの送信波に対して複数の反射波が検出され、各反射波に対応する時間差が上記時間差計測手段によって計測された場合、その複数の時間差データの内で最短の時間差データが、上記多くのスキャン角度において、上記記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲内であるか否かを判断する判断手段を備え、該判断手段により、多くのスキャン角度において前記最短の時間差データが前記散乱反射の場合の時間差範囲内であると判断された場合には、上記距離算出手段が、上記複数の時間差データの内の上記最短時間差データの次に長い時間差データに基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置である。
【0016】
【作用】
上記構成を有する発明では、時間差計測手段が、パルス状の送信波を断続的に放射し、放射された一つの送信波に対して複数の反射波を検出し、各反射波に対応する時間差を計測可能である。そのため、例えば手前側に霧があり、その向こう側に本来距離を測定したい目標物がある場合であっても、手前側の霧からの反射波による時間差を計測し、かつ遠方にある本来距離を測定すべき目標物からの反射波による時間差も見落とすことなく計測できる。そして、距離算出手段が、時間差計測手段によって計測された時間差に基づいて反射物体までの距離を算出する。但し、単に複数の時間差データを計測できるだけでは、霧等によるものなのか、本来測定した目標物なのかが判断できないので、本発明では、その距離算出にも特徴がある。
【0017】
すなわち、記憶手段が、雪、霧、雨等の気象条件の場合に空気中を浮遊する粒子が送信波を散乱反射することによって発生する反射波に対応する時間差の範囲を予め記憶しており、上記距離算出手段が、時間差計測手段によって計測された時間差と、記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲データとに基づいて、反射物体までの距離を算出するのである。
【0018】
そのため、例えば、霧がかかっている状態や降雪状態の中を車両が走行する場合であって、前方に先行車両や障害物がある状況では、上記時間差計測手段が、霧や雪の粒子に散乱反射されて発生する反射波に対応する時間差と、その先に存在する先行車両に反射されて発生する反射波に対応する時間差の2つの時間差を計測する。
【0019】
霧や雪の粒子に散乱反射されて発生する反射波は近距離において高頻度に発生する。したがって、上述のように2つの時間差が計測された場合には、短い方の時間差が霧や雪の散乱反射によるものであり、長い方の時間差が先行車両等からの反射波によるものとなる。このように、同一の放射波に対する複数の反射物体からの反射波を検知することによって、霧等からの反射波を検知した場合でも、目標物からの信号が存在するときには距離計測可能である。
【0020】
また、請求項2記載のように、走行判定手段によって車両が走行中であるか否かを判定し、上記距離算出手段における距離算出において、その判定結果を加味するとさらに目標物までの正確な距離測定ができる。例えば、低反射物体が近距離にある場合には、「近距離で発生し」かつ「反射率が小さい」という特性の霧等と同じであり、低反射物体からの反射光なのか霧等からの散乱反射光なのかは区別できないが、これに走行中であることを加味すると以下のように区別ができるようになる。
【0021】
例えば先行車両が自車両の走行速度以上で走行している場合や障害物が不動のもの(停止車両も含まれる)である場合には、その対象物までの時間差データはすぐに変化し、また、先行車両が自車両と同様な速度で走行している場合であっても、全く同じ速度が続くことはまれであり、両者の車間距離は絶えず変化しており、所定時間以上一定を示すことはないと考えられる。
【0022】
一方、検出領域に霧等が発生している場合には、自車両の走行速度には関係なく、その霧等による距離データは至近距離で一定となると考えられるため、霧等であると判断することができる。したがって、例えば請求項3のように、車両が走行中であり、計測された時間差が散乱反射の場合の時間差範囲内に所定回数以上連続で入った場合には、その時間差は霧等からの散乱反射によるものであると判断し、それ以外の時間差データに基づいて反射物体までの距離を算出すれば、必要な距離データを得ることができるのである。
【0023】
また、請求項4のように、時間差計測手段が、車幅方向の所定角度範囲に送信波をスキャン放射し、時間差をスキャン角度に対応して検出可能にされたものでは、以下のようにできる。つまり、一つの送信波に対して複数の反射波が検出され、各反射波に対応する時間差が計測された場合、判断手段が、その複数の時間差データの内で最短の時間差データが多くのスキャン角度において略同一であるか否かを判断し、多くのスキャン角度において略同一の最短時間差データがある場合には、距離算出手段が、複数の時間差データの内の最短時間差データの次に長い時間差データに基づいて反射物体までの距離を算出する。
【0024】
つまり、先行車両の反射波の場合には一部のスキャン角度についてのみ略同一の時間差データとなり、多くのスキャン角度において略同一の時間差データとなることはほとんどないと考えられるが、霧等の場合には、その性質上ほぼスキャン領域全体にわたって霧が存在する状態となることが考えられる。そのため、多くのスキャン角度において略同一の最短時間差データがある場合にはそれは霧等によるものであると考えて採用せず、最短時間差データの次に長い時間差データに基づいて反射物体までの距離を算出することで、本来距離を測定すべき目標物だけを的確に区別してその距離測定を行えるである。
【0025】
なお、時間差データが多くのスキャン角度において略同一であるか否かを判断しているが、これは検出誤差等を考慮したものである。センサ等で検出した生のデータに基づいて所定のデータ処理を行なう場合には一般的であるので、特に詳しい説明はしない。
【0026】
一方、請求項5に記載の距離測定装置は、請求項4と同様に、車幅方向の所定角度範囲に送信波をスキャン放射し、時間差をスキャン角度に対応して検出可能にされたものであるが、一つの送信波に対して複数の反射波が検出され、各反射波に対応する時間差が計測された場合に、本請求項5における判断手段は、以下のように判断する。つまり、その複数の時間差データの内で最短の時間差データが、多くのスキャン角度において、記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲内であるか否かを判断するのである。そして、その判断手段によって、多くのスキャン角度において散乱反射の場合の時間差範囲内であると判断された場合には、距離算出手段が、複数の時間差データの内の、最短時間差データの次に長い時間差データに基づいて反射物体までの距離を算出する。
【0027】
このような距離測定は、次の点を考慮したものである。雪・霧・雨等の気象条件での空気中を浮遊する粒子で散乱反射されることによって発生する反射波に対応する時間差データは、それら浮遊粒子によるいわゆる光幕現象が主な原因であるので、原理的には略同一の時間差データが得られるはずである。しかしながら実際には、送信波をスキャン放射した所定角度範囲内において上記浮遊粒子の密度が異なる場合も考えられる。特に霧の場合には、局所的に濃い霧が発生していることも可能性としては十分に考えられる。そして、このような浮遊粒子の密度の違いは送信波に対する透過率の違いに反映されてくる。
【0028】
この透過率が小さいと、結果として反射波の検出信号レベルが大きくなり、そのピーク値も大きいものとなる。逆に透過率が大きいと、結果として反射波の検出信号レベルが小さくなり、そのピーク値も小さいものとなる。図8(A)には、この検出信号の概略イメージの一例として、透過率が異なる場合の3本の検出信号曲線L1〜L3を示してある。この図8(A)に示すように、所定の検知限界を超えた時点で検出信号を有効とするので、3本の検出信号曲線L1〜L3は、それぞれ検知限界を超える時刻が異なってしまう。曲線L1,L2,L3が検知限界を超えた時刻をそれぞれt1,t2,t3とすると、これらの時間差に対応する距離が測定誤差として生じてしまうのである。例えば、時刻t1と時刻t3との時間差を距離に換算すると5〜6mにもなる場合がある。つまり、雪や霧等自体は存在するのであるが、それらの濃さ(浮遊粒子の密度)が部分的に異なることで、略同一の時間差データとして検出されないことも考えられるのである。
【0029】
そこで、本請求項5の距離測定装置は、異なる時間差データが計測された場合であっても、それらが多くのスキャン角度において散乱反射の場合の時間差範囲内である場合には、やはり雪や霧等が存在していると判断して該当する時間差データは採用せず、最短時間差データの次に長い時間差データに基づいて反射物体までの距離を算出することで、本来距離を測定すべき目標物だけを的確に区別してその距離測定を行えるである。
【0030】
なお、この請求項5における距離測定装置では、図8(A)に示すように、3本の検出信号曲線L1〜L3が検知限界を超える各時刻t1,t2,t3が異なり、さらにこれらの時間差に対応する距離が無視できない程度の大きさ(例えば5,6mといった距離)になることを前提として説明した。しかし、反射波を検出して信号化する構成部分において、検出信号の立ち上がりが急峻になるような機能を持つようにすれば、図8(B)に示すように、上述した透過率が異なる検出信号曲線L1〜L3が検知限界を超える各時刻t1,t2,t3による時間差が短くなり、略同一の時間差データとみなしても構わない程度にすることも可能である。そして、生じる時間差が、時間差計測手段における時間分解能よりも小さくすることができれば、原理的には透過率の違いによる誤差はなくなる。
【0031】
このように、反射波を検出して信号化する構成部分を、透過率の違いによる時間差が短く略同一の時間差データとみなせたり、あるいは誤差が生じないように構成した場合には、請求項4に示したように、多くのスキャン角度において略同一の最短時間差データがある場合にはそれは霧等によるものであると考えて採用しないという制御で、スキャン放射した所定角度範囲内において上記浮遊粒子の密度が異なり送信波に対する透過率が異なっている場合にも対応可能である。
【0032】
なお、上述した距離測定装置によって得られた目標物までの距離データを利用すれば、例えば障害物警報や追突防止、あるいは先行車両と所定の車間距離を保って追従走行する制御等、種々の車両走行制御を行なう際に好ましい。
【0033】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。図1は、実施例の距離測定装置1を表す概略構成図である。なお、本実施例の距離測定装置1は、自動車に搭載されて前方の障害物(反射物体)等を検出するためのものである。
【0034】
本距離測定装置1は、送受信部31と演算部33とを主要部として次のように構成されている。図1に示すように、送受信部31は、パルス状のレーザ光Hを、スキャンミラー35および発光レンズ37を介して放射する半導体レーザダイオード(以下、単にレーザダイオードと記載)39と、図示しない障害物に反射されたレーザ光Hを受光レンズ41を介して受光し、その強度に対応する電圧を出力する受光素子43とを備えている。
【0035】
レーザダイオード39は駆動回路45を介して演算部33に接続され、演算部33からの駆動信号によりレーザ光Hを放射(発光)する。また、スキャンミラー35にはミラー47が鉛直軸を中心に揺動可能に設けられ、演算部33からの駆動信号がモータ駆動部49を介して入力されると、このミラー47は図示しないモータの駆動力により揺動する。すると、レーザ光Hは車両の前方において、水平面内の所定角度に渡り掃引照射される。
【0036】
一方、受光素子43の出力電圧は、STC(Sensitivity Time Control)回路51を介して所定レベルに増幅された後、可変利得アンプ53に入力される。STC回路51について補足説明しておく。受信信号強度は目標物までの距離の4乗に反比例するため、近距離にリフレクタ等の反射率の高いものがあり受光強度がきわめて強くなった場合を補償するためにこのSTC回路51は設けられている。
【0037】
また、可変利得アンプ53はD/A変換器55を介して演算部33に接続され、演算部33により指示されたゲイン(利得)に応じて入力電圧を増幅してコンパレータ57に出力する。コンパレータ57は可変利得アンプ53の出力電圧Vを所定電圧V0 と比較し、V>V0 となったとき所定の受光信号を時間計測回路61へ入力する。
【0038】
時間計測回路61には、演算部33から駆動回路45へ出力される駆動信号も入力され、上記駆動信号をスタートパルスPA、上記受光信号をストップパルスPBとし、2つのパルスPA,PB間の位相差(すなわち入力時間差)を2進デジタル信号に符号化して、その値を演算部33へ入力する。この時間計測回路61は、微小時間を数値化することができ、放射されたレーザ光H1発に対して複数の受光信号があってもそれぞれの信号についての時間差を検出することができるものである。
【0039】
この時間計測回路61としては、例えば入力信号を反転して出力するインバータゲートディレイ回路を奇数個リング状に連結し、そのリング上でパルスエッジを周回させる奇数段リングオシレータを利用したものが考えられる。上記2つのパルスPA,PB間の位相差(すなわち入力時間差)は以下のようにして計測される。すなわち、スタートパルスPAが入力されたときに上記リングオシレータ上にパルスエッジを周回させ、ストップパルスPBが入力されたときに、スタートパルスPAによって起動されたパルスエッジがリングオシレータ上の何れのインバータゲートディレイ回路まで到達したかを検出することにより、2つのパルスPA,PB間の位相差が計測される。
【0040】
また、本時間計測回路61は、正確な時間測定を行うために時間分解能の補正機能も備えている。ここでは、基準信号(例えば水晶発振クロック)を用いることによって、完全デジタル回路によるデジタル演算補正を行っている。
従来、デジタル回路を時間測定に用いる場合はクロック周期を分解能としていたが、上記のように構成される時間計測回路61は、クロック回路よりもはるかに微小な分解能で時間(上記2つのパルスPA,PB間の位相差)を数値化することができる。そのため、放射されたレーザ光H1発に対して複数の受光信号があっても(つまり1つのスタートパルスPAに対して2つ以上のストップパルスPBがあっても)それぞれの信号についての時間差を検出することができるのである。以下の説明では、このことを「マルチラップが可能である」と表現し、またこのようにして得たデータをマルチラップデータということにする。
【0041】
図1の構成の説明に戻り、演算部33は、時間計測回路61からの入力時間差と、そのときのミラー47の揺動角に基づき、障害物までの距離および方向を算出する。また、可変利得アンプ53の出力電圧Vはピークホールド回路63へも入力され、ピークホールド回路63は出力電圧Vの極大値を演算部33へ入力している。
【0042】
また、演算部33には図示しない車速センサからの車速信号も入力している。次に、このように構成された距離測定装置1の作動について説明する。図2は演算部33が実行する距離測定処理を表すフローチャート、図3は距離測定時の各種信号を示すタイムチャートであり、(A)は反射信号が1つの場合、(B)は反射信号が2つの場合を示している。
【0043】
先ず、図2に示すように、ステップ100(以下ステップを単にSと記す)においては、駆動回路45に駆動信号を出力し、レーザダイオード39を発光させる(図3(A),(B)の▲1▼〜▲3▼参照)。続くS105では、その発光に対応し、図示しない障害物に反射されたレーザ光Hを受光レンズ41を介して受光する。そしてこの受光したレーザ光Hは、受光素子43でその強度に対応する電圧に変換され、STC回路51、可変利得アンプ53、コンパレータ57を介して時間計測回路61へ入力する(図3(A),(B)の▲4▼,▲5▼参照)。そして、時間計測回路61は、放射されたレーザ光H1発に対して複数の反射信号があってもそれぞれの信号についての時間差を検出して(図3(B)の▲6▼参照)、マルチラップ距離データとして演算部33に入力する。
【0044】
この時間計測回路61から入力された距離データは、演算部33の図示しないRAMに記憶される。
本実施例では、演算部33からの駆動信号がモータ駆動部49を介してスキャンミラー35に入力されると、ミラー47が揺動して所定のエリアをスキャンする。これによって、レーザ光Hは車両の前方において水平面内の所定角度に渡り掃引照射される。S110では、この所定の全エリアのスキャンが終了したか否かを判断しており、全エリアのスキャンが終了するまで、S100,S105の処理を繰り返す。
【0045】
そして、全エリアのスキャンが終了すると、S115において距離データが存在するか否か判断する。距離データが一つもない場合にはS120へ移行し、対象となる目標物がないという情報だけを記憶して、距離データは出力しない。
一方、距離データが存在する場合(S115:YES)には、S125に移行し、その距離データを距離に応じてグループ化する。この「距離に応じてグループ化する」について説明する。上述したように、本実施例ではスキャン方式のレーザ光放射であり、レーザダイオード39は、ミラー47が所定角度揺動する毎に発光するので、レーザ光Hの放射方向も所定角(例えば0.5度)毎に不連続に設定される。そのため、放射方向の異なるレーザ光Hに対応する距離データとして区別され、そのままでは本来は同一の対象物からの反射波に基づく距離データであっても別のデータとして処理されることとなる。したがって、近接する距離データ同士をグループ化することで、以降の処理を簡便化する。
【0046】
なお、「近接」とは、種々の条件によって定義することが考えられるが、レーザ光Hの放射方向も加味し、隣合う放射方向に対応して非常に近い距離データがある場合には、グループ化することが好ましい。なぜなら、レーザ光Hが先行車両の後部に反射して戻ってきた場合には、所定角度毎に放射されるレーザ光Hの内の複数が同じ車両に反射することは大いに考えられることだからである。
【0047】
続くS130では、マルチラップデータが存在するか否かを判断する。これは、放射されたレーザ光H1発に対して複数の受光信号があるか否か、つまり同一の放射方向に放射された同じレーザ光Hに対応する距離データが複数あるか否かを判断する。なお、マルチラップデータが存在する場合の最短の距離データを第一データと呼び、次に長い距離データを第二データと呼ぶこととする。
【0048】
そして、マルチラップデータが存在する場合には(S130:YES)、S135にて、スキャンしている全エリア中の多くのエリアに対して略同一の近距離データが有るか否かを判断する。雪が降っている状況や霧がかかっている状況では、スキャンする全エリアにおいて雪や霧の粒子がほぼ均等に存在することが多いと考えられる。そのため、スキャンする全エリアにおいて雪や霧の粒子がほぼ均等に存在する場合には、その粒子により散乱反射して生じた距離データが全エリア中の多くのエリアに存在する。そして、その距離データは全て所定の近距離で発生することとなる。
【0049】
なお、スキャンさせる場合には、中心に比べて左右端付近をスキャンしているときは光学系の受光効率が低下して霧を検知できない場合も生じる可能性があるので、上記S135での判断では、「全エリアに対して略同一の近距離データが有るか否かを判断する」のではなく、「全エリア中の多くのエリアに対して略同一の近距離データが有るか否かを判断する」ようにしたのである。
【0050】
なお、時間差データが多くのスキャン角度において略同一であるか否かを判断しているが、これは検出誤差等を考慮したものである。センサ等で検出した生のデータに基づいて所定のデータ処理を行なう場合には一般的であるので、特に詳しい説明はせず「略同一」という言葉を使用することとする。
【0051】
図2に戻り、S135で肯定判断、すなわち多くのエリアに対して略同一の近距離データが有る場合には、S140にて雪・霧の状態であると判定し、その雪・霧の状態であるという情報を記憶する。そして、多くのエリアに対して略同一の近距離データが有る場合の近距離データは第一データであるので、S145で第二データを目標物までの距離として出力してS100へ戻る。
【0052】
一方、S135で否定判断の場合、つまり、多くのエリアに対して略同一の近距離データが有るわけではない場合、つまり、略同一データが全くないか一部にだけ略同一データがある場合には、それは霧等が原因で生じたものではないと考えられるため、S155へ移行して第一データを目標物までの距離として出力してからS100へ戻る。
【0053】
続いて、S130で否定判断、すなわちマルチラップデータが存在しない場合について説明する。マルチラップデータが存在しないということは、距離データが一つしかない場合であり、その場合にはまずS150で走行中か否かを判断する。これは、車速センサからの信号によって判断する。
【0054】
そして、走行中でない場合(S150:NO)、すなわち車両が停止中である場合には、S155へ移行して第一データを出力し、S100へ戻る。この場合は距離データが一つしかない場合なので、その距離データは全て第一データである。この第一データは、霧等によるデータの場合も考えられるし、霧等ではなく、車両等の場合もある。しかし、自車両は停止している状態なので、そのまま追突したりすることもなく何等問題はない。したがって、霧であっても無くても構わないのでS155で第一データを出力することとした。
【0055】
一方、走行中の場合には(S150:YES)、停止中とは違い、その第一データが霧等によるものであるのか、それ以外の目標物であるのかが重要となる。なぜなら、霧等による距離データを目標物によるものであると誤認したり、逆に目標物による距離データを霧によるものであると誤認することは、例えば、その距離データを用いて障害物警報等を行なう場合に、その警報効果を減少させてしまう。例えば、本当は霧なのに常に警報を発するようになると、本来必要な場面での警報効果が非常に薄れてしまう。
【0056】
そのため、まずS160にて、霧・雪等の粒子で散乱した反射光により生じる距離範囲のデータ(以下、「散乱光データ」と呼ぶ。)と第一データとを比較する。この散乱光データは例えば8m以下といった値であるが、これは、雪・霧・雨(水飛沫)からの散乱光は極近距離に発生することが多いという事実に基づいている。
【0057】
図5は、雪についての測定結果の一例であり、雪を検知した距離とその発生割合との関係を示している。降雪量の違い、すなわち雪の粒子の密度の違いによってレーザ光の透過率も異なってくるのであるが、図5中には3つの場合の結果が示してある。相対的に透過率が小さい場合の測定結果を(■)で示し、透過率が中程度の場合の測定結果を(▲)で示し、透過率が大きい場合の測定結果を(●)で示してある。
【0058】
この結果からも判るように、透過率が小さい場合には、雪を検知する距離として発生頻度が最も高いのは2m辺りであり、散乱光データは5m以下の範囲で発生すると言える。また、透過率が中程度であれば、雪を検知する距離として発生頻度が最も高いのは3m辺りであり、散乱光データは6m以下の範囲で発生すると言える。そして、透過率が大きい場合には、雪を検知する距離として2〜7m辺りにおいてほぼ均等に発生し、散乱光データは8m以下の範囲で発生すると言える。したがって、散乱光データとして8mを設定しておけば、透過率が小さい場合にはもちろん、大きい場合にでも十分対応できる。なお、図5は雪についての測定結果であるが、霧や雨についてもほぼ同じ様な傾向を示すことが判っている。
【0059】
そして、第一データが散乱光データよりも所定回数n回連続して小さければ(S170:YES)、S175にて雪・霧の状態であると判定し、その雪・霧の状態であるという情報を記憶してから、S100へ戻る。雪・霧が発生している場合には、第一データが散乱光データよりも所定回数n回連続して小さくなる可能性が非常に高く、また、例えば先行して走行している車両の場合には、所定回数n回連続して小さくなる可能性がほとんどないので、このように判定する。
【0060】
また、第一データが散乱光データよりも所定回数n回連続して小さいというわけではない場合(S170:NO)には、S180にて霧判定中の情報があるか否かを判断する。これは、第一データが散乱光データよりも所定回数n回連続して小さいというわけではない場合に、それはすぐさま雪・霧ではないと判定しまうには十分でないからである。例えば上記S140あるいはS175の処理で雪・霧の状態であると判定して、その雪・霧の状態であるという情報が記憶されている場合には、雪・霧の状態であるとも断定できないし、またそうでないとも断定できないので、S185で推定状態として判断を保留し、S100へ戻る。
【0061】
一方、S180で否定判断、すなわち霧判定中でない場合には霧等でないと判断してもよく、S155へ移行して第一データを出力する。
このように、本実施例の距離測定装置1では、レーザ光Hを断続的に放射し、放射された一発のレーザ光Hに対して複数の反射波を検出し、各反射波に対応する時間差を計測して距離を測定可能である。そのため、図4に例示するように、例えば手前側に霧があり、その向こう側に本来距離を測定したい目標物がある場合であっても、手前側の霧からの反射波及び遠方にある本来距離を測定すべき目標物からの反射波を共に検出でき、手前側の霧からの反射波による時間差を計測し、かつ目標物からの反射波による時間差も見落とすことなく計測できる。
【0062】
そして、単に複数の距離データを測定しただけでは、霧等によるものなのか、本来測定したい目標物によるものなのかが判断できないので、その判断のために霧等の物理的性質を考慮している。つまり、雪、霧、雨等の気象条件の場合に空気中を浮遊する粒子が送信波を散乱反射することによって発生する反射波に対応する距離範囲を予め記憶しており、例えば、上記実施例では、スキャンしている全エリアに対して略同一の近距離データが有る場合(S135:YES)には雪・霧の状態であると判定したり、散乱光データと第一データとを比較し(S160)、第一データが散乱光データよりも所定回数n回連続して小さければ(S170:YES)、S175にて雪・霧の状態であると判定している。
【0063】
このように判定することで、本来測定すべき先行車両との距離等、目標対象物との距離を的確に測定することができる。
また、S150では自車両が走行中か否かを判断し、その判断結果に基づいてそれ以降の処理を変えている。例えば、低反射物体(上述したように、黒っぽい服を着た人や、汚れた車・黒っぽい車あるいはトラックの荷台の下方部分等)が近距離にある場合には、「近距離で発生し」かつ「反射率が小さい」という特性の霧等と同じであり、低反射物体からの反射光なのか霧等からの散乱反射光なのかは区別できないが、これに走行中であるという条件を加味することで解決している。
例えば先行車両が自車両の走行速度以上で走行している場合や障害物が不動のもの(停止車両も含まれる)である場合には、その対象物までの時間差データはすぐに変化し、また、先行車両が自車両と同様な速度で走行している場合であっても、全く同じ速度が続くことはまれであり、両者の車間距離は絶えず変化しており、所定時間以上一定を示すことは非常に少ないと考えられる。
【0064】
なお、このように目標物までの距離を測定すれば、その測定距離に基づいて追突防止の制御をしたり、前方の車両に所定の車間距離を保って追従走行をする追従走行制御など、種々の制御に利用することができる。また、本実施例の距離測定装置1は、自動車に搭載する以外にも種々の用途に適用することができる。
【0065】
また、上記実施例では半導体レーザダイオード19によってパルス状のレーザ光Hを放射して障害物を検出しているが、それ以外にも電波や超音波等を使用するような構成でもよい。この場合も上記実施例と同様の作用・効果が得られる。そこで、距離測定装置1の使用目的に応じた適切な送信波を選択すればよい。
【0066】
さらに、本発明の距離測定装置1は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で構成することができる。以下、別実施例として2例を示す。
[別実施例1]
上記実施例では、演算部33からの駆動信号がモータ駆動部49を介してスキャンミラー35に入力されると、ミラー47が揺動して所定のエリアをスキャンすることによって、レーザ光Hは車両の前方に所定角度に渡り掃引照射されるようないわゆるスキャン方式を採用した。しかし、スキャン方式に限らず固定方式であっても同様に実施可能である。
【0067】
この固定方式の場合には、スキャンミラー35やモータ駆動部49が不要であり、レーザダイオード39から所定角度(上記スキャン方式の場合に掃引照射される所定角度と同じ程度)の範囲のレーザ光が照射されることとなる。
この固定方式の場合の処理について図6を参照して説明する。スキャン方式の場合には、図2のS110の、全エリアのスキャンが終了したか否かの判断や、S125の、距離に応じて距離データのグループ化や、S135の、スキャンしている全エリア中の多くのエリアに対して略同一の近距離データが有るか否かの判断があったが、固定方式の場合には、方式の違いでこれらの処理はできない。
【0068】
その代わりに、マルチラップデータが存在する場合には(図6のS220:YES)、散乱光データと第一データとを比較して(S225)、第一データが散乱光データよりも所定回数m回連続して小さければ(S230:YES)、その第一データは雪・霧からの散乱光によるものであると判定し(S235)、S240で第二データを目標物までの距離として出力してS200へ戻る。
【0069】
また、第一データが散乱光データよりも所定回数m回連続して小さいのでなければ(S230:NO)、その第一データは雪・霧からの散乱光によるものではない、あるいはそうであるとは断定できないので、S250で第一データを目標物までの距離として出力してS200へ戻る。
【0070】
マルチラップデータが存在しない場合には(S220:NO)、S245へ移行して走行中か否かを判断して、判断結果それぞれに応じて処理を行なうが、このS255S275の処理は、図2の160〜S185の処理と同じなので、再度繰り返して説明はしない。
【0071】
なお、S225とS255とでは共に散乱光データと第一データとを比較し、S230ではm回連続して小さいか否かの判断、S255ではn回連続して小さいか否かの判断を行っている。このm回とn回とは各場合に応じた適当な回数に設定すればよいが、同じ回数となることを妨げるものではない。
[別実施例2]
次に、別実施例2について説明する。本発明の主要観点として、雪や霧等によるデータには特定の性質があることを前提とし、その特定の性質を反映したデータについては本来の目標物によるデータとは区別する(つまり採用しない)ことが挙げられる。そこで、雪や霧等の性質をもう少し詳しく考察してみる。
【0072】
雪・霧・雨等の気象条件での空気中を浮遊する粒子で散乱反射されることによって発生する反射波に対応する時間差データは、それら浮遊粒子によるいわゆる光幕現象が主な原因であるので、原理的には略同一の時間差データが得られるはずである。そのため、上記実施例では、図2のS135の説明でも述べたように、スキャンする全エリアにおいて雪や霧等の粒子がほぼ均等に存在するという前提での処理であった。
【0073】
しかしながら、スキャンしている所定角度範囲内において浮遊粒子の密度が異なる場合も考えられる。特に霧の場合には、局所的に濃い霧が発生していることも可能性としては十分に考えられる。そして、このような浮遊粒子の密度の違いは送信波であるレーザ光に対する透過率の違いに反映されてくる。つまり、透過率が小さいと、結果として反射波の検出信号レベルが大きくなり、そのピーク値も大きいものとなる。逆に透過率が大きいと、結果として反射波の検出信号レベルが小さくなり、そのピーク値も小さいものとなる。
【0074】
図8(A)には、この検出信号の概略イメージの一例として、透過率が異なる場合の3本の検出信号曲線L1〜L3を示してある。この図8(A)に示すように、所定の検知限界を超えた時点で検出信号を有効とするので、3本の検出信号曲線L1〜L3は、それぞれ検知限界を超える時刻が異なってしまう。曲線L1,L2,L3が検知限界を超えた時刻をそれぞれt1,t2,t3とすると、これらの時間差に対応する距離が測定誤差として生じてしまうのである。つまり、雪や霧等自体は存在するのであるが、それらの濃さ(浮遊粒子の密度)が部分的に異なることで、略同一の時間差データとして検出されないことも考えられるのである。
【0075】
そこで、本別実施例2では、このような異なる時間差データが計測された場合であっても雪や霧等であると判断できるようにしている。この別実施例2の場合の処理について図7を参照して説明する。なお、この図7の処理は、図2の処理に対して、図2のS135の処理内容と図7のS335の処理内容が異なるだけである。つまり、その他の処理(S300〜S335,S340〜S385)はそれぞれ、図2のS100〜S135,S140〜S185と同じであるので、S335の処理についてのみ説明する。
【0076】
S335では、多くのエリアで散乱光データよりも小さい距離データが有るかどうかを判断する。この散乱光データとは上述したように例えば8m程度である。図5にも示したように、雪や霧等の場合には、透過率が小さい場合にはもちろん、透過率が大きい場合であっても検知する距離としては8m以内であるので、スキャンする所定範囲内で部分的に透過率の大きい状態が生じていても、多くのエリアで散乱光データより小さい距離データが存在するのであれば雪・霧と判定するのである(S340)。そして、その場合には第一データは採用せず、S345にて、第二データを目標物までの距離として出力する。
【0077】
なお、この別実施例2では、図8(A)に示すように、3本の検出信号曲線L1〜L3が検知限界を超える各時刻t1,t2,t3が異なり、さらにこれらの時間差に対応する距離が無視できない程度の大きさになることを前提として説明し、そのような場合に有効である。しかし、反射波を検出して信号化する構成部分において、検出信号の立ち上がりが急峻になるような機能を持つようにすれば、図8(B)に示すように、透過率が異なる検出信号曲線L1〜L3が検知限界を超える各時刻t1,t2,t3による時間差が短くなり、略同一の時間差データとみなしても構わない程度にすることも可能である。そして、生じる時間差を、時間差計測手段における時間分解能よりも小さくすることができれば、原理的には透過率の違いによる誤差はなくなる。このようになれば、図2に示すS135の処理であっても、雪・霧に対応するデータであることを的確に判定できる。
【0078】
なお、このように、反射波を検出して信号化する構成部分を、透過率の違いによる時間差が短く略同一の時間差データとみなせたり、あるいは誤差が生じないように構成するために検出信号の立ち上がりを急峻にするには、レーザ光の発光部においてレーザダイオード39まわりのインダクタンス(誘導性、容量性)を下げてやることが考えられる。このような技術は、光通信の分野等で実現されており、例えば、発光半値幅が数nsec程度のものもある。また、この場合には、受光部の周波数帯域を拡大する必要があるが、例えば受光素子43として、アバランシェホトダイオード(APD)のような素子を用いることで対応できる。
【0079】
そしてまた、検出信号の立ち上がりを急峻にすれば、それだけで測距精度が向上し、可変利得アンプ53やピークホールド回路63が特に用いなくてもよくなり、構成の簡素化にも寄与する。
【0080】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の距離測定装置では、放射された一つの送信波に対して複数の反射波を検出し、各反射波に対応する時間差を計測可能であるため、例えば手前側に霧があり、その向こう側に本来距離を測定したい目標物がある場合であっても、手前側の霧からの反射波による時間差を計測し、かつ遠方にある本来距離を測定すべき目標物からの反射波による時間差も見落とすことなく計測できる。そしてまた、雪、霧、雨等の気象条件の場合に空気中を浮遊する粒子が送信波を散乱反射することによって発生する反射波に対応する時間差の範囲を予め記憶しており、計測された時間差と、記憶された散乱反射の場合の時間差範囲データとに基づいて、反射物体までの距離を算出することができる。
【0081】
従って、本発明では、同一の送信波に対する複数の反射物体からの反射波を検知することによって、霧等からの反射波を検知した場合でも、目標物からの信号が存在するときには距離計測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の距離測定装置を表す概略構成図である。
【図2】実施例の距離測定処理を表すフローチャートである。
【図3】その距離測定時の各種信号を示すタイムチャートであり、(A)は反射信号が1つの場合、(B)は反射信号が2つの場合を示している。
【図4】距離測定の概念を示す説明図である。
【図5】雪を検知した距離とその発生頻度との関係を示すグラフである。
【図6】別実施例1として固定方式でレーザ光を照射する場合の距離測定処理を示すフローチャートである。
【図7】別実施例2の距離測定処理を示すフローチャートである。
【図8】透過率の異なる場合の検出信号レベルの差等を示す説明図である。
【符号の説明】
1…距離測定装置 31…送受信部
33…演算部 35…スキャンミラー
37…発光レンズ 39…レーザダイオード
41…受光レンズ 43…受光素子
45…駆動回路 47…ミラー
49…モータ駆動部 51…STC回路
53…可変利得アンプ 55…D/A変換器
57…コンパレータ 61…時間計測回路
63…ピークホールド回路 H…レーザ光
[0001]
[Industrial applications]
The present invention detects a reflected wave from a reflecting object by intermittently radiating a pulsed transmission wave, and detects a distance to the reflecting object based on a time difference between a time when the transmitted wave is emitted and a time when the reflected wave is detected. To a distance measuring device that calculates
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, intermittently radiating a pulsed transmission wave such as a light wave or a millimeter wave to detect a reflected wave reflected by a reflecting object, and radiating the transmitted wave and detecting the reflected wave JP-A-59-142488, JP-A-60-201276, JP-A-62-15480, and the like are known as distance measuring devices for calculating the distance to a reflecting object based on the time difference between the two.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-142488 discloses a technique in which the receiving sensitivity of a reflected light signal is reduced to a predetermined level at the time of transmitting an optical signal and is increased with time thereafter, and a so-called STC (Sensitivity Time Control) is used. It has been adopted. When the vehicle travels in a fog or snowfall situation, light scattered and reflected by fog and snow particles is received. Although the reflectivity of fog and the like is considerably smaller than that of a vehicle body or the like, since the light is reflected from a short distance, the received light intensity itself is large (the intensity of the reflected light is inversely proportional to the fourth power of the distance). Therefore, if the distance is calculated as it is, the distance is calculated based on the reflected light from the fog. To prevent this, the receiving sensitivity is reduced at a short distance.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-201276 discloses that a light receiving intensity range of reflected light with respect to a distance to a particle floating in the air such as fog when light is output is stored in advance, and a light receiving signal level is determined by the light receiving signal level. When the intensity is within the range, the distance is not output. Specifically, if the received light intensity is less than 20P (P is the shortest detection limit intensity) and the distance L is less than 20m, it is regarded as a reflection signal from fog.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-15480 discloses a fog detection device for a vehicle. When the traveling speed of the vehicle indicates a predetermined value or more and the distance data continuously outputs a state of a predetermined value for a predetermined time or more, the fog is detected. Is determined to have occurred. This is based on the following viewpoints. That is, for example, when the preceding vehicle is traveling at a predetermined speed or higher, or when the obstacle is a stationary object (including a stationary vehicle), the distance data to the target object changes immediately. Even when the vehicle is traveling at a speed similar to that of the vehicle equipped with the present apparatus, the distance between the two vehicles is constantly changing, and it is considered that the distance between the vehicles does not show a constant value for a predetermined time or more. On the other hand, when fog is generated in the detection area, the distance data is considered to be constant regardless of the traveling speed of the vehicle equipped with the present device.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described related art has the following problems.
{Circle around (1)} The low-reflection object cannot be distinguished from fog or the like, and the low-reflection object at a short distance is overlooked.
[0007]
{Circle around (2)} When fog is detected, a target object whose distance should be measured is overlooked.
JP-A-59-142488 and JP-A-60-201276 mentioned above focus on characteristics such as fog such as "occurring at a short distance" and "small reflectance" to improve the reception sensitivity of a reflected light signal. When transmitting an optical signal, the sensitivity is set to a low level of a predetermined level, and thereafter, the sensitivity is increased over time. When the light receiving signal level is within a predetermined light receiving intensity range, the distance is not output. Therefore, when the low-reflection object is at a short distance, it cannot be distinguished from fog, and is likely to be overlooked.
[0008]
In the case of a reflector or a white body of a preceding vehicle, the reflectance is high, but for example, a person wearing dark clothes, a dirty car, a dark car, or a lower portion of a truck bed becomes a low reflection object. A supplementary note is that the lower part of the truck bed is a low reflection object. Transmitted waves are radiated so as to be reflected by the reflectors and bodies of ordinary passenger cars, so in the case of trucks with a high vehicle height, they are reflected near the lower part of the cargo bed, and may act as low-reflection objects. .
[0009]
Further, in the fog detecting device for a vehicle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-15480, it is further considered that the distance data is constant irrespective of the traveling speed of the vehicle equipped with the device. It is possible to distinguish occurrences. However, since basically only one target can be detected, if fog is detected, the target farther away than that, which should be measured, is overlooked.
[0010]
Therefore, the present invention can detect a reflected wave from a plurality of reflecting objects with respect to the same transmission wave, and can measure a distance when a signal from a target exists even when a reflected wave from snow, fog, etc. is detected. It is an object of the present invention to provide a simple distance measuring device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 made to achieve the above object,
A time difference measuring unit that intermittently emits a pulsed transmission wave to detect a reflected wave from a reflecting object, and measures a time difference between a time when the transmitted wave is emitted and a time when the reflected wave is detected; A distance calculating means for calculating a distance to the reflective object based on the time difference measured by the measuring means, wherein the time difference measuring means comprises: In addition to detecting reflected waves, it is possible to measure the time difference corresponding to each reflected wave, and in the case of weather conditions such as snow, fog, rain, etc., particles floating in the air scatter and reflect the transmitted wave Storage means for storing in advance the range of the time difference corresponding to the reflected wave generated by the Calculation Means for calculating a distance to the reflecting object based on the time difference measured by the time difference measuring means and the time difference range data in the case of scattered reflection stored in the storage means. Device.
[0012]
The invention according to claim 2 is
2. The distance measuring device according to claim 1, wherein the distance measuring device further includes a travel determination unit that determines whether the vehicle is traveling. Calculation The means, in addition to the time difference measured by the time difference measuring means and the time difference range data in the case of scattered reflection stored in the storage means, By travel judgment means A distance measuring device for calculating a distance to the reflective object based on a determination result as to whether or not the vehicle is running.
[0013]
The invention described in claim 3 is:
3. The distance measuring device according to claim 2, wherein the vehicle is traveling, and a time difference measured by the time difference measuring means is continuously greater than a predetermined number of times within a time difference range in the case of the scattered reflection stored in the storage means. If it enters at, it is determined that the time difference is due to scattered reflection from fog etc. The distance calculating means is: A distance measuring device for calculating a distance to the reflective object based on other time difference data.
[0014]
Further, the invention described in claim 4 is:
2. The distance measuring device according to claim 1, wherein the time difference measuring means scans and radiates the transmission wave in a predetermined angle range in a vehicle width direction, and detects the time difference corresponding to a scan angle. When a plurality of reflected waves are detected for one transmission wave and the time difference corresponding to each reflected wave is measured by the time difference measuring means, the shortest time difference data among the plurality of time difference data is configured. However, it is provided with a judgment means for judging whether or not substantially the same at many scan angles, and when the judgment means judges that there is substantially the same shortest time difference data at many scan angles, distance Calculation The distance measuring device is characterized in that the means calculates the distance to the reflecting object based on the next time difference data next to the shortest time difference data among the plurality of time difference data.
[0015]
On the other hand, the invention described in claim 5 is
2. The distance measuring device according to claim 1, wherein the time difference measuring means scans and radiates the transmission wave in a predetermined angle range in a vehicle width direction, and detects the time difference corresponding to a scan angle. When a plurality of reflected waves are detected for one transmission wave and the time difference corresponding to each reflected wave is measured by the time difference measuring means, the shortest time difference data among the plurality of time difference data is configured. Comprises, at the many scan angles, determination means for determining whether or not the time difference is within the range of the case of the scattered reflection stored in the storage means, and the determination means makes the shortest at many scan angles The time difference data is within the time difference range in the case of the scattering reflection. Was determined to be If the above distance Calculation The distance measuring device is characterized in that the means calculates the distance to the reflecting object based on the next time difference data next to the shortest time difference data among the plurality of time difference data.
[0016]
[Action]
In the invention having the above-described configuration, the time difference measurement unit radiates the pulsed transmission wave intermittently, detects a plurality of reflected waves for one radiated transmission wave, and calculates a time difference corresponding to each reflected wave. It can be measured. Therefore, for example, even if there is a fog on the near side and there is a target that you want to measure the distance on the other side, the time difference due to the reflected wave from the fog on the near side is measured, and the original distance in the distance is measured. The time difference due to the reflected wave from the target to be measured can be measured without overlooking. Then, the distance calculating means calculates the distance to the reflecting object based on the time difference measured by the time difference measuring means. However, simply measuring a plurality of time lag data cannot determine whether the data is due to fog or the like or the originally measured target. Therefore, the present invention has a feature in the distance calculation.
[0017]
That is, the storage means stores in advance the range of the time difference corresponding to the reflected wave generated by scattering and reflecting the transmission wave by the particles floating in the air in the case of weather conditions such as snow, fog, and rain, The above distance Calculation The means calculates the distance to the reflecting object based on the time difference measured by the time difference measuring means and the time difference range data for the scattered reflection stored in the storage means.
[0018]
Therefore, for example, when the vehicle is traveling in a mist or snowfall state, and there is a preceding vehicle or an obstacle in front, the time difference measuring unit is scattered by fog or snow particles. Two time differences are measured: a time difference corresponding to a reflected wave generated by reflection and a time difference corresponding to a reflected wave generated by being reflected by a preceding vehicle existing ahead.
[0019]
Reflected waves generated by being scattered and reflected by fog and snow particles frequently occur at short distances. Therefore, when two time differences are measured as described above, the shorter time difference is due to the scattered reflection of fog or snow, and the longer time difference is due to the reflected wave from the preceding vehicle or the like. As described above, by detecting reflected waves from a plurality of reflecting objects with respect to the same radiation wave, even when a reflected wave from fog or the like is detected, distance measurement can be performed when a signal from a target exists.
[0020]
In addition, as described in claim 2, whether or not the vehicle is running is determined by the travel determining means, and the distance is determined. Calculation Distance in means Calculation In, when the determination result is taken into account, more accurate distance measurement to the target can be performed. For example, when a low-reflection object is at a short distance, it is the same as fog or the like having the characteristic of “occurring at a short distance” and “small reflectance”, It is indistinguishable whether the light is scattered and reflected light, but it can be distinguished as follows by taking into account that the vehicle is traveling.
[0021]
For example, when the preceding vehicle is traveling at a speed higher than the traveling speed of the own vehicle or when the obstacle is immovable (including a stopped vehicle), the time difference data to the object changes immediately, and Even when the preceding vehicle is running at the same speed as the own vehicle, it is rare that the exact same speed continues, and the distance between both vehicles is constantly changing, and it is constant for a predetermined time or more. It is thought that there is no.
[0022]
On the other hand, when fog or the like is generated in the detection area, the distance data due to the fog or the like is considered to be constant at a close distance, regardless of the traveling speed of the own vehicle, and thus it is determined to be fog or the like. be able to. Therefore, for example, when the vehicle is running and the measured time difference falls within the range of the time difference in the case of the scattered reflection for a predetermined number of times or more, the time difference is caused by scattering from fog or the like. If it is determined that the reflection is due to reflection and the distance to the reflecting object is calculated based on the other time difference data, necessary distance data can be obtained.
[0023]
Further, in a case where the time difference measuring means scans and radiates the transmission wave in a predetermined angle range in the vehicle width direction and the time difference can be detected according to the scan angle, the following can be performed. . In other words, when a plurality of reflected waves are detected for one transmission wave and the time difference corresponding to each reflected wave is measured, the determining unit determines that the shortest time difference data among the plurality of time difference data is the number of scans. It is determined whether or not the angles are substantially the same, and if there is almost the same shortest time difference data at many scan angles, the distance is determined. Calculation The means calculates the distance to the reflecting object based on the longest time difference data next to the shortest time difference data among the plurality of time difference data.
[0024]
In other words, in the case of the reflected wave of the preceding vehicle, substantially the same time difference data is obtained only for a part of the scan angles, and it is considered that almost the same time difference data is hardly obtained at many scan angles. It is conceivable that fog exists over almost the entire scan area due to its nature. Therefore, if there is almost the same shortest time difference data at many scan angles, it is considered to be due to fog or the like and is not adopted, and the distance to the reflecting object is determined based on the next longest time difference data after the shortest time difference data. By performing the calculation, it is possible to accurately distinguish only the target object whose distance is to be measured and measure the distance.
[0025]
Note that it is determined whether the time difference data is substantially the same at many scan angles, but this takes into account detection errors and the like. When performing predetermined data processing based on raw data detected by a sensor or the like, it is general, and thus a detailed description will not be given.
[0026]
On the other hand, the distance measuring device according to the fifth aspect scans and radiates a transmission wave in a predetermined angle range in the vehicle width direction in a manner similar to the fourth aspect, and is capable of detecting a time difference corresponding to the scan angle. However, when a plurality of reflected waves are detected with respect to one transmission wave and the time difference corresponding to each reflected wave is measured, the determining means according to claim 5 makes the following determination. That is, it is determined whether or not the shortest time difference data among the plurality of time difference data is within the time difference range for the scattered reflection stored in the storage means at many scan angles. Then, according to the determination means, it is within the time difference range in the case of scattered reflection at many scan angles. Was determined to be If the distance Calculation The means calculates the distance to the reflection object based on the longest time difference data next to the shortest time difference data among the plurality of time difference data.
[0027]
Such a distance measurement takes into account the following points. The time difference data corresponding to the reflected wave generated by scattering and reflection by particles floating in the air under weather conditions such as snow, fog, rain, etc. is mainly due to the so-called light curtain phenomenon by these floating particles In principle, substantially the same time difference data should be obtained. However, actually, the density of the suspended particles may be different within a predetermined angle range where the transmission wave is scanned and emitted. In particular, in the case of fog, it is sufficiently possible that local fog is generated. Such a difference in the density of the suspended particles is reflected in a difference in the transmittance with respect to the transmission wave.
[0028]
If the transmittance is small, the detection signal level of the reflected wave will increase as a result, and its peak value will also increase. Conversely, if the transmittance is large, the detection signal level of the reflected wave becomes small, and the peak value becomes small. FIG. 8A shows, as an example of a schematic image of the detection signal, three detection signal curves L1 to L3 when the transmittance is different. As shown in FIG. 8A, the detection signal is made valid at the time when the detection limit is exceeded, so that the three detection signal curves L1 to L3 have different times when the detection limit is exceeded. Assuming that the times at which the curves L1, L2, L3 exceed the detection limit are respectively t1, t2, t3, a distance corresponding to the time difference occurs as a measurement error. For example, when the time difference between the time t1 and the time t3 is converted into a distance, the distance may be 5 to 6 m. That is, although snow, fog, and the like exist, they may not be detected as substantially the same time difference data due to partial differences in their densities (density of suspended particles).
[0029]
Therefore, even if different time difference data is measured, if the distance measurement device is within the time difference range in the case of scattered reflection at many scan angles, the distance measuring device of the present invention still has the possibility of snow or fog. The target object for which the distance should be measured by calculating the distance to the reflecting object based on the longest time difference data next to the shortest time difference data without judging that there is an existing time difference data Only the distance can be accurately distinguished and the distance can be measured.
[0030]
In the distance measuring device according to the fifth aspect, as shown in FIG. 8A, the times t1, t2, and t3 at which the three detection signal curves L1 to L3 exceed the detection limit are different, and the time difference between these times is different. The description has been made on the assumption that the distance corresponding to is a size that cannot be ignored (for example, a distance such as 5.6 m). However, if the component for detecting the reflected wave and converting it into a signal has a function of making the rising of the detection signal steep, as shown in FIG. The time difference at each of the times t1, t2, and t3 at which the signal curves L1 to L3 exceed the detection limit is shortened, and it is possible to consider it as substantially the same time difference data. If the generated time difference can be made smaller than the time resolution of the time difference measuring means, there is no error due to the difference in transmittance in principle.
[0031]
As described above, when the component for detecting the reflected wave and converting it into a signal is configured such that the time difference due to the difference in transmittance is short and can be regarded as substantially the same time difference data, or no error occurs. As shown in the above, if there is substantially the same shortest time difference data at many scan angles, it is considered that it is due to fog or the like, and it is not adopted. It is also possible to cope with a case where transmission densities are different due to different densities.
[0032]
In addition, if the distance data to the target obtained by the distance measuring device described above is used, various types of vehicles such as an obstacle warning and a collision prevention, or a control of following a preceding vehicle while maintaining a predetermined inter-vehicle distance can be used. This is preferable when running control is performed.
[0033]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a distance measuring device 1 according to an embodiment. The distance measuring device 1 according to the present embodiment is mounted on an automobile and detects an obstacle (reflective object) in front of the vehicle.
[0034]
The distance measuring device 1 is configured as follows, with the transmission / reception unit 31 and the calculation unit 33 as main components. As shown in FIG. 1, the transmission / reception unit 31 includes a semiconductor laser diode (hereinafter simply referred to as a laser diode) 39 that emits a pulsed laser beam H via a scan mirror 35 and a light-emitting lens 37, and a failure (not shown). A light receiving element 43 that receives the laser beam H reflected by the object through the light receiving lens 41 and outputs a voltage corresponding to the intensity thereof.
[0035]
The laser diode 39 is connected to the calculation unit 33 via a drive circuit 45, and emits (emits) laser light H according to a drive signal from the calculation unit 33. A mirror 47 is provided on the scan mirror 35 so as to be swingable about a vertical axis. When a drive signal from the calculation unit 33 is input via a motor drive unit 49, the mirror 47 is driven by a motor (not shown). Swing by the driving force. Then, the laser beam H is swept in front of the vehicle at a predetermined angle in a horizontal plane.
[0036]
On the other hand, the output voltage of the light receiving element 43 is amplified to a predetermined level via a sensitivity time control (STC) circuit 51 and then input to a variable gain amplifier 53. The STC circuit 51 will be supplementarily described. Since the received signal strength is inversely proportional to the fourth power of the distance to the target, the STC circuit 51 is provided to compensate for a case where there is a high reflectance such as a reflector at a short distance and the received light intensity becomes extremely strong. ing.
[0037]
Further, the variable gain amplifier 53 is connected to the calculation unit 33 via the D / A converter 55, amplifies the input voltage according to the gain (gain) specified by the calculation unit 33, and outputs the input voltage to the comparator 57. The comparator 57 compares the output voltage V of the variable gain amplifier 53 with a predetermined voltage V0, and inputs a predetermined light receiving signal to the time measurement circuit 61 when V> V0.
[0038]
The time measurement circuit 61 also receives a drive signal output from the calculation unit 33 to the drive circuit 45, and sets the drive signal as a start pulse PA and the received light signal as a stop pulse PB, and the position between the two pulses PA and PB. The phase difference (that is, the input time difference) is encoded into a binary digital signal, and the value is input to the arithmetic unit 33. The time measuring circuit 61 can digitize the minute time, and can detect the time difference between each signal even if there are a plurality of light receiving signals with respect to the emitted laser light H1. .
[0039]
As the time measuring circuit 61, for example, a circuit using an odd number of ring oscillators in which an odd number of inverter gate delay circuits for inverting and outputting an input signal are connected in a ring shape and a pulse edge is circulated on the ring is conceivable. . The phase difference between the two pulses PA and PB (that is, the input time difference) is measured as follows. That is, when a start pulse PA is input, a pulse edge is circulated on the ring oscillator, and when a stop pulse PB is input, a pulse edge activated by the start pulse PA is applied to any inverter gate on the ring oscillator. The phase difference between the two pulses PA and PB is measured by detecting whether the pulse has reached the delay circuit.
[0040]
The time measurement circuit 61 also has a time resolution correction function for performing accurate time measurement. Here, digital operation correction by a completely digital circuit is performed by using a reference signal (for example, a crystal oscillation clock).
Conventionally, when a digital circuit is used for time measurement, the clock cycle is used as the resolution. However, the time measurement circuit 61 configured as described above uses the time (the above two pulses PA, PA) with a much smaller resolution than the clock circuit. The phase difference between the PBs can be quantified. Therefore, even if there are a plurality of light receiving signals with respect to the emitted laser beam H1 (that is, even if there are two or more stop pulses PB for one start pulse PA), the time difference between each signal is detected. You can do it. In the following description, this is expressed as "multi-wrap possible", and the data thus obtained is referred to as multi-wrap data.
[0041]
Returning to the description of the configuration in FIG. 1, the calculation unit 33 calculates the distance and direction to the obstacle based on the input time difference from the time measurement circuit 61 and the swing angle of the mirror 47 at that time. The output voltage V of the variable gain amplifier 53 is also input to the peak hold circuit 63, and the peak hold circuit 63 inputs the maximum value of the output voltage V to the calculation unit 33.
[0042]
The calculation unit 33 also receives a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor (not shown). Next, the operation of the distance measuring device 1 configured as described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the distance measurement processing executed by the arithmetic unit 33, and FIG. 3 is a time chart showing various signals at the time of distance measurement. FIG. 2A shows a case where there is one reflected signal, and FIG. Two cases are shown.
[0043]
First, as shown in FIG. 2, in step 100 (hereinafter, the step is simply referred to as S), a drive signal is output to the drive circuit 45 to cause the laser diode 39 to emit light (see FIGS. 3A and 3B). (1) to (3)). In the subsequent S105, the laser light H reflected on an obstacle (not shown) is received via the light receiving lens 41 in response to the light emission. Then, the received laser light H is converted into a voltage corresponding to the intensity by the light receiving element 43 and input to the time measuring circuit 61 via the STC circuit 51, the variable gain amplifier 53, and the comparator 57 (FIG. 3A). , (B) (4) and (5)). Then, even if there are a plurality of reflected signals with respect to the emitted laser beam H1, the time measuring circuit 61 detects a time difference between the respective signals (see (6) in FIG. 3B), and The data is input to the calculation unit 33 as lap distance data.
[0044]
The distance data input from the time measurement circuit 61 is stored in a RAM (not shown) of the calculation unit 33.
In this embodiment, when a drive signal from the calculation unit 33 is input to the scan mirror 35 via the motor drive unit 49, the mirror 47 swings and scans a predetermined area. As a result, the laser beam H is swept and irradiated at a predetermined angle in a horizontal plane in front of the vehicle. In S110, it is determined whether or not the scanning of all the predetermined areas is completed, and the processes of S100 and S105 are repeated until the scanning of all the areas is completed.
[0045]
When the scanning of all areas is completed, it is determined in S115 whether or not distance data exists. If there is no distance data, the process proceeds to S120, where only information that there is no target object is stored, and no distance data is output.
On the other hand, when the distance data exists (S115: YES), the process proceeds to S125, and the distance data is grouped according to the distance. This “grouping according to distance” will be described. As described above, in this embodiment, the laser beam is emitted by the scanning method in the present embodiment, and the laser diode 39 emits light every time the mirror 47 swings by a predetermined angle. 5 degrees). Therefore, the distance data is distinguished as the distance data corresponding to the laser beams H having different radiation directions. Even if the distance data is originally based on the reflected wave from the same object, it is processed as different data. Therefore, by grouping adjacent distance data, subsequent processing is simplified.
[0046]
Note that “proximity” may be defined by various conditions. However, taking into account the direction of emission of the laser light H, if there is very close distance data corresponding to adjacent emission directions, the group Is preferred. This is because, when the laser beam H is reflected back to the rear of the preceding vehicle, it is highly conceivable that a plurality of the laser beams H emitted at predetermined angles are reflected on the same vehicle. .
[0047]
In subsequent S130, it is determined whether or not multi-lap data exists. That is, it is determined whether there are a plurality of light reception signals for the emitted laser light H1 emission, that is, whether there are a plurality of distance data corresponding to the same laser light H emitted in the same emission direction. . Note that the shortest distance data when multi-lap data exists is called first data, and the next longest distance data is called second data.
[0048]
If multi-lap data is present (S130: YES), it is determined in S135 whether or not substantially the same short-distance data is present in many of the areas being scanned. In a snowy situation or a fog situation, it is likely that snow and fog particles are almost uniformly present in all areas to be scanned. For this reason, when snow and fog particles are almost uniformly present in all areas to be scanned, distance data generated by scattering and reflecting by the particles is present in many areas in all areas. Then, all the distance data are generated at a predetermined short distance.
[0049]
In the case of scanning, when scanning near the left and right ends compared to the center, the light receiving efficiency of the optical system may be reduced and fog may not be detected. Instead of "determining whether or not substantially the same short distance data exists in all areas", "determining whether or not substantially the same short distance data exists in many areas in all areas" I do it ".
[0050]
Note that it is determined whether the time difference data is substantially the same at many scan angles, but this takes into account detection errors and the like. Since it is common to perform predetermined data processing based on raw data detected by a sensor or the like, the word “substantially the same” will be used without particular description.
[0051]
Returning to FIG. 2, in S135, when the determination is affirmative, that is, when there is substantially the same short-distance data for many areas, it is determined in S140 that the state is snow / fog, and in the state of snow / fog. The information that there is is stored. Then, since the short distance data when there are substantially the same short distance data for many areas is the first data, the second data is output as the distance to the target in S145, and the process returns to S100.
[0052]
On the other hand, in the case of a negative determination in S135, that is, in a case where substantially the same short-distance data does not exist in many areas, that is, in a case where there is no substantially the same data or only a part has the substantially same data, Is not caused by fog or the like, the process proceeds to S155 to output the first data as the distance to the target, and then returns to S100.
[0053]
Subsequently, a description will be given of a case where a negative determination is made in S130, that is, a case where no multi-lap data exists. The absence of multi-lap data means that there is only one distance data. In this case, it is first determined in S150 whether the vehicle is traveling. This is determined by a signal from the vehicle speed sensor.
[0054]
If the vehicle is not running (S150: NO), that is, if the vehicle is stopped, the process proceeds to S155, outputs first data, and returns to S100. In this case, since there is only one distance data, all the distance data are the first data. The first data may be data based on fog or the like, and may be a vehicle instead of fog. However, since the own vehicle is in a stopped state, there is no problem without rear-end collision. Therefore, the first data is output in S155 because it may or may not be fog.
[0055]
On the other hand, when the vehicle is running (S150: YES), it is important whether the first data is due to fog or the like or another target, unlike during stopping. This is because erroneously recognizing that distance data due to fog or the like is due to a target or vice versa is that distance data due to a target is due to fog, for example, by using the distance data as an obstacle warning or the like. , The alarm effect is reduced. For example, if an alarm is always issued even though it is actually fog, the alarm effect in the scene where it is originally needed will be greatly diminished.
[0056]
Therefore, first, in S160, data of a distance range generated by reflected light scattered by particles such as fog and snow (hereinafter, referred to as “scattered light data”) is compared with the first data. The scattered light data has a value of, for example, 8 m or less, which is based on the fact that scattered light from snow, fog, and rain (water droplets) often occurs at a very short distance.
[0057]
FIG. 5 is an example of a measurement result of snow, and shows a relationship between a distance at which snow is detected and an occurrence ratio thereof. The difference in the amount of snowfall, that is, the difference in the density of the snow particles causes the transmittance of the laser beam to be different. FIG. 5 shows the results in three cases. The measurement result when the transmittance is relatively small is indicated by (■), the measurement result when the transmittance is medium is indicated by (▲), and the measurement result when the transmittance is high is indicated by (●). is there.
[0058]
As can be seen from this result, when the transmittance is small, the frequency of occurrence of the snow detection distance is highest around 2 m, and it can be said that the scattered light data is generated in a range of 5 m or less. When the transmittance is moderate, the frequency of occurrence of the snow detection distance is highest around 3 m, and it can be said that the scattered light data is generated in a range of 6 m or less. When the transmittance is large, it can be said that the light is generated almost uniformly in the range of about 2 to 7 m as the distance for detecting snow, and the scattered light data is generated in the range of 8 m or less. Therefore, if 8 m is set as the scattered light data, it is possible to sufficiently cope with the case where the transmittance is large as well as the case where the transmittance is small. Although FIG. 5 shows the measurement results for snow, it has been found that fog and rain show almost the same tendency.
[0059]
If the first data is continuously smaller than the scattered light data by a predetermined number of times n (S170: YES), it is determined in S175 that it is in a snow / fog state, and information indicating that the snow / fog state is present. And then returns to S100. When snow and fog are occurring, the possibility that the first data is continuously smaller than the scattered light data a predetermined number of times n times is very high, and for example, in the case of a vehicle running ahead Since there is almost no possibility that the value will decrease continuously n times, the determination is made in this way.
[0060]
If the first data is not smaller than the scattered light data by a predetermined number of times n (S170: NO), it is determined in S180 whether or not there is information on fog determination. This is because if the first data is not smaller than the scattered light data by a predetermined number of times n consecutive times, it is not enough to immediately determine that the data is not snow / mist. For example, if it is determined in the processing of S140 or S175 that the state is snow and fog, and information indicating that the state is snow and fog is stored, it cannot be determined that the state is snow and fog. Since it cannot be determined otherwise, the determination is suspended in S185 and the process returns to S100.
[0061]
On the other hand, if a negative determination is made in S180, that is, if fog determination is not being performed, it may be determined that there is no fog or the like, and the process proceeds to S155 to output first data.
As described above, in the distance measuring device 1 of the present embodiment, the laser light H is emitted intermittently, a plurality of reflected waves are detected for one emitted laser light H, and each reflected wave is The distance can be measured by measuring the time difference. Therefore, as illustrated in FIG. 4, for example, even when there is a fog on the near side and there is a target object whose distance is to be measured originally on the other side, the reflected wave from the fog on the near side and the original The reflected wave from the target whose distance is to be measured can be detected together, the time difference due to the reflected wave from the fog on the near side can be measured, and the time difference due to the reflected wave from the target can be measured without overlooking.
[0062]
And, simply measuring a plurality of distance data cannot determine whether it is due to fog or the like or a target object to be measured, so the physical properties such as fog are taken into account for the determination. . That is, in the case of weather conditions such as snow, fog, and rain, a distance range corresponding to a reflected wave generated by scattering and reflecting a transmission wave by particles floating in the air in advance is stored in advance. Then, when substantially the same short-distance data is present for all the areas being scanned (S135: YES), it is determined that the area is in the snow / fog state, or the scattered light data is compared with the first data. (S160), if the first data is continuously smaller than the scattered light data by a predetermined number of times n (S170: YES), it is determined in S175 that the state is snow / fog.
[0063]
By making such a determination, it is possible to accurately measure the distance to the target object, such as the distance to the preceding vehicle that should be measured.
In S150, it is determined whether or not the own vehicle is running, and the subsequent processing is changed based on the determination result. For example, if a low-reflection object (as described above, a person wearing dark clothes, a dirty car, a dark car, or a lower portion of a truck bed) is at a short distance, “occurs at a short distance”. In addition, it is the same as fog etc. with the characteristic of “small reflectance”, and it is not possible to distinguish between reflected light from a low reflection object or scattered reflected light from fog etc., but taking into account the condition that it is running Is solved.
For example, when the preceding vehicle is traveling at a speed higher than the traveling speed of the own vehicle or when the obstacle is immovable (including a stopped vehicle), the time difference data to the object changes immediately, and Even when the preceding vehicle is running at the same speed as the own vehicle, it is rare that the exact same speed continues, and the distance between both vehicles is constantly changing, and it is constant for a predetermined time or more. Is considered very low.
[0064]
Incidentally, if the distance to the target is measured in this way, various controls such as a control for preventing a rear-end collision based on the measured distance and a following-running control for performing a following-running while maintaining a predetermined inter-vehicle distance with respect to a preceding vehicle. Can be used to control Further, the distance measuring device 1 of the present embodiment can be applied to various uses other than being mounted on an automobile.
[0065]
Further, in the above embodiment, the obstacle is detected by radiating the pulsed laser light H by the semiconductor laser diode 19, but other configurations such as using radio waves, ultrasonic waves, or the like may be used. In this case, the same operation and effect as in the above embodiment can be obtained. Therefore, an appropriate transmission wave according to the purpose of use of the distance measuring device 1 may be selected.
[0066]
Furthermore, the distance measuring device 1 of the present invention is not limited to the above embodiment, and can be configured in various modes without departing from the gist of the present invention. Hereinafter, two examples will be described as other embodiments.
[Another Example 1]
In the above embodiment, when the drive signal from the arithmetic unit 33 is input to the scan mirror 35 via the motor drive unit 49, the mirror 47 swings and scans a predetermined area, so that the laser light H A so-called scanning method in which sweep irradiation is performed at a predetermined angle in front of the camera is adopted. However, the present invention is not limited to the scan method, and can be similarly implemented even with a fixed method.
[0067]
In the case of this fixed system, the scan mirror 35 and the motor drive unit 49 are not required, and the laser beam from the laser diode 39 in a range of a predetermined angle (about the same as the predetermined angle that is swept and irradiated in the case of the scan system) is emitted. It will be irradiated.
The processing in the case of the fixed system will be described with reference to FIG. In the case of the scanning method, it is determined whether or not scanning of all areas has been completed in S110 in FIG. 2, grouping of distance data according to the distance in S125, and all areas being scanned in S135. It has been determined whether or not substantially the same short-distance data is present in many areas in the interior. However, in the case of the fixed system, these processes cannot be performed due to the difference in the system.
[0068]
Instead, when the multi-lap data exists (S220: YES in FIG. 6), the scattered light data is compared with the first data (S225), and the first data is more than the scattered light data by a predetermined number m. If the number is small continuously (S230: YES), it is determined that the first data is due to scattered light from snow and fog (S235), and the second data is output as the distance to the target in S240. It returns to S200.
[0069]
Unless the first data is continuously smaller than the scattered light data by a predetermined number of times m (S230: NO), it is determined that the first data is not due to scattered light from snow or fog or is so. Cannot be determined, the first data is output as the distance to the target in S250, and the process returns to S200.
[0070]
If there is no multi-lap data (S220: NO), the process proceeds to S245 to determine whether or not the vehicle is traveling, and performs processing in accordance with each determination result. Since the processing is the same as the processing of 160 to S185, it will not be described again.
[0071]
In both S225 and S255, the scattered light data and the first data are compared, and in S230, it is determined whether or not the number is small continuously m times, and in S255, it is determined whether or not it is small continuously n times. I have. The number of times m and the number of times n may be set to an appropriate number according to each case, but do not prevent the same number of times.
[Another Example 2]
Next, another embodiment 2 will be described. As a main aspect of the present invention, it is assumed that data due to snow or fog has a specific property, and data reflecting the specific property is distinguished from data based on an original target (that is, not adopted). It is mentioned. Therefore, let's consider properties such as snow and fog in more detail.
[0072]
The time difference data corresponding to the reflected wave generated by scattering and reflection by particles floating in the air under weather conditions such as snow, fog, rain, etc. is mainly due to the so-called light curtain phenomenon by these floating particles In principle, substantially the same time difference data should be obtained. Therefore, in the above-described embodiment, as described in the description of S135 in FIG. 2, the processing is performed on the assumption that particles such as snow and fog are almost uniformly present in the entire area to be scanned.
[0073]
However, it is also conceivable that the density of suspended particles is different within a predetermined angle range during scanning. In particular, in the case of fog, it is sufficiently possible that local fog is generated. Such a difference in the density of the suspended particles is reflected in a difference in transmittance with respect to a laser beam as a transmission wave. That is, if the transmittance is low, the detection signal level of the reflected wave will increase as a result, and its peak value will also increase. Conversely, if the transmittance is large, the detection signal level of the reflected wave becomes small, and the peak value becomes small.
[0074]
FIG. 8A shows, as an example of a schematic image of the detection signal, three detection signal curves L1 to L3 when the transmittance is different. As shown in FIG. 8A, the detection signal is made valid at the time when the detection limit is exceeded, so that the three detection signal curves L1 to L3 have different times when the detection limit is exceeded. Assuming that the times at which the curves L1, L2, L3 exceed the detection limit are respectively t1, t2, t3, a distance corresponding to the time difference occurs as a measurement error. That is, although snow, fog, and the like exist, they may not be detected as substantially the same time difference data due to partial differences in their densities (density of suspended particles).
[0075]
Thus, in the second embodiment, even when such different time difference data is measured, it can be determined that the data is snow, fog, or the like. The processing in the second embodiment will be described with reference to FIG. The processing in FIG. 7 is different from the processing in FIG. 2 only in the processing in S135 in FIG. 2 and the processing in S335 in FIG. That is, the other processes (S300 to S335, S340 to S385) are the same as S100 to S135, S140 to S185 in FIG. 2, respectively, and thus only the process of S335 will be described.
[0076]
In S335, it is determined whether or not there is distance data smaller than the scattered light data in many areas. The scattered light data is, for example, about 8 m as described above. As shown in FIG. 5, in the case of snow or fog, the distance to be detected is within 8 m even when the transmittance is large as well as when the transmittance is large. Even if a state where the transmittance is partially large within the range occurs, if there is distance data smaller than the scattered light data in many areas, it is determined to be snow or fog (S340). Then, in that case, the first data is not used, and in S345, the second data is output as the distance to the target.
[0077]
In the second embodiment, as shown in FIG. 8A, times t1, t2, and t3 at which the three detection signal curves L1 to L3 exceed the detection limit are different, and further correspond to these time differences. The description is based on the premise that the distance becomes a size that cannot be ignored, and is effective in such a case. However, if the component for detecting the reflected wave and converting it into a signal has a function of making the rising of the detection signal steep, as shown in FIG. The time difference between the times t1, t2, and t3 at which L1 to L3 exceed the detection limit is shortened, and the time difference can be regarded as substantially the same time difference data. If the resulting time difference can be made smaller than the time resolution of the time difference measuring means, there is no error due to the difference in transmittance in principle. In this case, even in the process of S135 shown in FIG. 2, it can be accurately determined that the data corresponds to snow / mist.
[0078]
In this manner, the component for detecting and converting the reflected wave into a signal can be regarded as substantially the same time difference data in which the time difference due to the difference in transmittance is short, or the detection signal is configured so that no error occurs. In order to make the rising steep, it is conceivable to reduce the inductance (inductive, capacitive) around the laser diode 39 in the laser light emitting portion. Such a technique has been realized in the field of optical communication and the like, and for example, there is a light emitting half width at about several nsec. In this case, it is necessary to extend the frequency band of the light receiving unit. For example, as the light receiving element 43, an element such as an avalanche photodiode (APD) can be used.
[0079]
Further, if the rising of the detection signal is made steep, the distance measurement accuracy is improved by itself, and the variable gain amplifier 53 and the peak hold circuit 63 do not need to be particularly used, which contributes to simplification of the configuration.
[0080]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the distance measuring device of the present invention, a plurality of reflected waves can be detected for one radiated transmission wave, and the time difference corresponding to each reflected wave can be measured. Even if there is a fog and there is a target object whose distance is to be measured on the other side, the target object that measures the time difference due to the reflected wave from the fog on the near side and that should measure the original distance in the distance The time difference due to reflected waves from can be measured without overlooking. Further, in the case of weather conditions such as snow, fog, and rain, the range of the time difference corresponding to the reflected wave generated by the particles floating in the air scattering and reflecting the transmitted wave is stored in advance and measured. The distance to the reflecting object can be calculated based on the time difference and the stored time difference range data in the case of the scattered reflection.
[0081]
Therefore, in the present invention, even if a reflected wave from a fog or the like is detected by detecting reflected waves from a plurality of reflecting objects with respect to the same transmitted wave, distance measurement can be performed when a signal from a target exists. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a distance measuring device according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a distance measurement process according to the embodiment.
3A and 3B are time charts showing various signals at the time of distance measurement, where FIG. 3A shows a case where there is one reflected signal, and FIG. 3B shows a case where there are two reflected signals.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the concept of distance measurement.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance at which snow is detected and the frequency of occurrence thereof.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a distance measurement process when laser light is irradiated in a fixed manner as another embodiment 1.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a distance measurement process according to another embodiment 2.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a difference in detection signal level and the like when the transmittance is different.
[Explanation of symbols]
1. Distance measuring device 31. Transmitter / receiver
33 arithmetic unit 35 scan mirror
37: Light-emitting lens 39: Laser diode
41: light receiving lens 43: light receiving element
45 ... Drive circuit 47 ... Mirror
49: Motor drive unit 51: STC circuit
53: Variable gain amplifier 55: D / A converter
57: comparator 61: time measurement circuit
63: peak hold circuit H: laser beam

Claims (5)

パルス状の送信波を断続的に放射して反射物体による反射波を検出し、上記送信波を放射した時間と、上記反射波を検出した時間との時間差を計測する時間差計測手段と、
該時間差計測手段によって計測された上記時間差に基づいて、上記反射物体までの距離を算出する距離算出手段とを備えた距離測定装置において、
上記時間差計測手段が、放射された一つの送信波に対して複数の反射波を検出し、各反射波に対応する時間差を計測可能に構成されると共に、
雪、霧、雨等の気象条件の場合に空気中を浮遊する粒子が上記送信波を散乱反射することによって発生する反射波に対応する上記時間差の範囲を予め記憶しておく記憶手段を備え、
上記距離算出手段が、上記時間差計測手段によって計測された時間差と、上記記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲データとに基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置。
A time difference measurement unit that intermittently radiates a pulsed transmission wave to detect a reflected wave from a reflecting object, and measures a time difference between a time when the transmission wave is radiated and a time when the reflected wave is detected,
A distance measuring device comprising: a distance calculating unit that calculates a distance to the reflective object based on the time difference measured by the time difference measuring unit.
The time difference measuring means detects a plurality of reflected waves for one radiated transmission wave, and is configured to be able to measure a time difference corresponding to each reflected wave,
In the case of weather conditions such as snow, fog, and rain, storage means for storing in advance the range of the time difference corresponding to the reflected wave generated by scattering and reflecting the transmission wave by particles floating in the air in the case of weather conditions,
The distance calculating means calculates the distance to the reflecting object based on the time difference measured by the time difference measuring means and the time difference range data in the case of scattered reflection stored in the storage means. Distance measuring device.
車両に搭載される請求項1に記載の距離測定装置において、
上記車両が走行中であるか否かを判定する走行判定手段を備え、
上記距離算出手段が、上記時間差計測手段によって計測された時間差及び上記記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲データに加え、さらに上記走行判定手段による車両が走行中であるか否かの判定結果に基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置。
The distance measuring device according to claim 1, which is mounted on a vehicle,
It is provided with traveling determination means for determining whether the vehicle is traveling or not,
The distance calculating means includes, in addition to the time difference measured by the time difference measuring means and the time difference range data in the case of scattered reflection stored in the storage means, whether or not the vehicle is running by the travel determining means . A distance measuring device for calculating a distance to the reflective object based on a result of the determination.
請求項2に記載の距離測定装置において、
上記車両が走行中であり、上記時間差計測手段によって計測された時間差が、上記記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲内に所定回数以上連続で入った場合には、その時間差は霧等からの散乱反射によるものであると判断し、上記距離算出手段が、それ以外の時間差データに基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置。
The distance measuring device according to claim 2,
When the vehicle is traveling and the time difference measured by the time difference measuring means continuously enters the time difference range of the scattered reflection stored in the storage means for a predetermined number of times or more, the time difference is determined to be fog. A distance measuring device that determines that the distance is due to scattered reflection from the object, and calculates the distance to the reflective object based on other time difference data.
車両に搭載される請求項1に記載の距離測定装置において、
上記時間差計測手段は、車幅方向の所定角度範囲に上記送信波をスキャン放射し、上記時間差をスキャン角度に対応して検出可能に構成されると共に、
一つの送信波に対して複数の反射波が検出され、各反射波に対応する時間差が上記時間差計測手段によって計測された場合、その複数の時間差データの内で最短の時間差データが、上記多くのスキャン角度において略同一であるか否かを判断する判断手段を備え、
該判断手段により、多くのスキャン角度において略同一の最短時間差データがあると判断された場合には、上記距離算出手段が、上記複数の時間差データの内の上記最短時間差データの次に長い時間差データに基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置。
The distance measuring device according to claim 1, which is mounted on a vehicle,
The time difference measuring means scans and emits the transmission wave in a predetermined angle range in the vehicle width direction, and is configured to be capable of detecting the time difference corresponding to the scan angle,
When a plurality of reflected waves are detected for one transmission wave, and the time difference corresponding to each reflected wave is measured by the time difference measuring means, the shortest time difference data among the plurality of time difference data is the number of times A determination unit for determining whether or not the scan angles are substantially the same,
If the determining means determines that there is substantially the same shortest time difference data at many scan angles, the distance calculating means determines the next time difference data next to the shortest time difference data among the plurality of time difference data. A distance measuring device that calculates a distance to the reflective object based on the distance.
車両に搭載される請求項1に記載の距離測定装置において、
上記時間差計測手段は、車幅方向の所定角度範囲に上記送信波をスキャン放射し、上記時間差をスキャン角度に対応して検出可能に構成されると共に、
一つの送信波に対して複数の反射波が検出され、各反射波に対応する時間差が上記時間差計測手段によって計測された場合、その複数の時間差データの内で最短の時間差データが、上記多くのスキャン角度において、上記記憶手段に記憶された散乱反射の場合の時間差範囲内であるか否かを判断する判断手段を備え、
該判断手段により、多くのスキャン角度において前記最短の時間差データが前記散乱反射の場合の時間差範囲内であると判断された場合には、上記距離算出手段が、上記複数の時間差データの内の上記最短時間差データの次に長い時間差データに基づいて、上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする距離測定装置。
The distance measuring device according to claim 1, which is mounted on a vehicle,
The time difference measuring means scans and emits the transmission wave in a predetermined angle range in the vehicle width direction, and is configured to be capable of detecting the time difference corresponding to the scan angle,
When a plurality of reflected waves are detected for one transmission wave, and the time difference corresponding to each reflected wave is measured by the time difference measuring means, the shortest time difference data among the plurality of time difference data is the number of times At the scan angle, comprising a determination means for determining whether or not within the time difference range in the case of the scattered reflection stored in the storage means,
When the determination means determines that the shortest time difference data is within the time difference range in the case of the scattered reflection at many scan angles, the distance calculation means determines the distance among the plurality of time difference data. A distance measuring device for calculating a distance to the reflective object based on the longest difference data next to the shortest difference data.
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